Способ защиты от перегрева многовитковых, многослойных индуктирующих катушек

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и может быть использовано на предприятиях, использующих индукционные нагревательные устройства небольшой мощности, подключаемые к сети переменного тока напряжением 220/380 В и частотой 50 Гц для нагрева объектов до температуры 600°С и выше. Изобретение также может быть применено на железнодорожном транспорте в нагревательных устройствах, применяемых при ремонте деталей подвижного состава, плавки цветных металлов и других технологических потребностей. Сущность изобретения заключается в том, что между многовитковой, многослойной индуктирующей катушкой и ее тепловой изоляцией выполняется щелевой воздушный промежуток, через который принудительно пропускается поток сжатого воздуха, создающего воздушный защитный экран, препятствующий передаче многовитковой, многослойной индуктирующей катушке тепла, проникающего через тепловую изоляцию от нагреваемого объекта, которое поглощается воздушным потоком и выбрасывается в атмосферу. Технический результат - повышение надежности защиты от перегрева многовитковых, многослойных индуктирующих катушек путем повышения эффективности их охлаждения, что обеспечивает упрощение и удешевление нагревательных устройств, созданных на основе использования многовитковых, многослойных индуктирующих катушек, подключаемых к сетевому источнику переменного тока с указанными выше параметрами. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на предприятиях, использующих индукционные нагревательные устройства небольшой мощности, подключаемые к сети переменного тока напряжением 220/380 В и частотой 50 Гц для нагрева объектов до температуры 600°C и выше. Оно также может быть применено на железнодорожном транспорте в нагревательных устройствах, применяемых при ремонте деталей подвижного состава, плавки цветных металлов и других технологических потребностей.

Известен способ защиты индуктора, охлаждаемого водой, который заключается в том, что водоохлаждаемый индуктор защищается дополнительно вентилированием проема в подовом камне, в котором он находится, для охлаждения стенки подового камня, обращенной к индуктору (А.М. Вайнберг. Индукционные плавильные печи, Москва: Энергия, 1967, с.327).

Однако указанный способ защиты, применяемый для однослойных, изготовленных из трубки с небольшим количеством витков, индукторов, у которых при вентилировании воздухом омывается в отдельности каждый виток, невозможно реализовать для защиты от перегрева многовитковых, многослойных индуктирующих катушек, в силу того, что последние имеют небольшое сечение провода при большой развернутой их длине и плотной намотке витков.

Известен также способ защиты многовитковой, многослойной индуктирующей катушки, питающейся переменным током сетевой частоты и напряжения от тепла нагреваемой детали применением тепловой изоляции между индуктирующей катушкой и нагреваемой деталью. (RU 2138138 С1 6 Н05В 6/40, С21D 9/00. Устройство для индивидуального нагрева подпятников надрессорных балок тележек грузовых вагонов. / Круглов В.М., Попов С.И., Никишин Ю.М. - опубл. 20.09.99. Бюл. № 26) - прототип.

Однако названный выше способ не может защитить многовитковую, многослойную индуктирующую катушку от перегрева теплом, исходящим от нагреваемого до температуры 600°С и выше, объекта применением только тепловой изоляции, так как для достижения указанной температуры время нагрева объекта увеличивается, увеличивается и время температурного воздействия на многовитковую, многослойную индуктирующую катушку при увеличенном перепаде температур.

Целью предложенного технического решения является создание надежного способа защиты многовитковых, многослойных индуктирующих катушек с плотной намоткой, питающихся от источника переменного тока сетевого напряжения и частоты, применяемых в различных индукционных устройствах для нагрева объектов до температуры 600°C и выше.

Указанная цель достигается тем, что в устройствах для индукционного нагрева объектов до температуры 600°С и выше между многовитковой, многослойной индуктирующей катушкой и ее тепловой изоляцией делается воздушный щелевой промежуток, предназначенный для принудительного (под давлением) пропуска через него потока воздуха, создающего защитный воздушный экран, препятствующий передаче многослойной, многовитковой индуктирующей катушке тепла, проникающего через тепловую изоляцию от нагреваемого объекта и которое поглощается воздушным потоком и выбрасывается в атмосферу.

Осуществление заявленного способа поясняется с помощью чертежа, на котором представлен нагреватель пятников грузовых вагонов в разрезе.

Он содержит основание 1, многовитковую, многослойную индуктирующую катушку 2, прикрепленную к основанию посредством трех хомутов 3, шесть П-образных магнитопроводов 4, каждый из которых может ограниченно перемещаться в направляющих уголках 5 между индуктирующей катушкой 2 и основанием 1 в направлении, перпендикулярном к плоскости основания. Между основанием 1 и магнитопроводами 4 установлены прокладки 6 из губчатого материала круглой формы для снижения шума при работе нагревателя.

Перемещение магнитопроводов в радиальных направлениях ограничено диском 7, изготовленным из электроизоляционного материала, который изолирует верхний торец многовитковой, многослойной индуктирующей катушки от направляющих уголков 5. От механических повреждений индуктирующая катушка защищена кожухом 8 из немагнитной стали.

Для защиты многовитковой, многослойной индуктирующей катушки 2 от перегрева теплом нагреваемого пятника 10 между ее нижней торцевой поверхностью и тепловой изоляцией 11 выполнен щелевой воздушный промежуток 12 в форме диска с отверстием в центре, продуваемый сжатым воздухом.

В центре основания 1 закреплена гайкой 13 воздухораспределительная коробка 14, служащая для распределения сжатого воздуха по трем воздухопроводным патрубкам 15 с плоскими серповидными наконечниками 16 овального сечения. Серповидные наконечники 16 размещены в щелевом воздушном промежутке 12 между торцевой поверхностью индуктирующей катушки 2 и теплоизоляцией 11 по средней линии окружности щелевого воздушного промежутка. Для выхода воздуха из серповидных наконечников 16 последние имеют с обеих сторон малых радиусов овального сечения множество радиально направленных сверлений 17.

К штуцеру 18 подсоединяется гибкий шланг для подачи сжатого воздуха из цехового воздухопровода.

Для снижения давления и регулирования расхода сжатого воздуха, подаваемого к нагревателю, предусмотрены регулятор давления и регулятор расхода. Контроль давления сжатого воздуха осуществляется по манометру. Для отключения подачи сжатого воздуха предусмотрен запорный кран. (Приборы регулирования давления и расхода, контроля давления и запорный кран на чертежах не показаны).

Выводы многовитковой, многослойной индуктирующей катушки присоединяются к источнику переменного тока напряжением 220/380 В и частотой 50 Гц.

Включение и выключение электропитания и подачи сжатого воздуха производится с пульта управления.

Нагреватель пятников грузовых вагонов работает следующим образом. Ремонтируемый пятник размещается на стеллаже привалочной плоскостью вниз. С помощью подъемного механизма нагреватель пятников грузовых вагонов устанавливается на пятник таким образом, чтобы его вертикальная ось совпала с центром пятника 10, кожух 8 многовитковой, многослойной индуктирующей катушки 2 совместился с плоской опорной поверхностью пятника, магнитопроводы 4 опирались торцами низких стоек на плоскую опорную поверхность пятника, а внутренней цилиндрической поверхностью высоких стоек прилегали к упорной поверхности пятника. С пульта управления включают подачу сжатого воздуха, который поступает в воздухораспределительную коробку 14, откуда по трем патрубкам 15 подводится к серповидным наконечникам 16 и продувается через множество радиально направленных сверлений 17 к центру и периферии щелевого воздушного промежутка 12, создавая воздушный экран, препятствующий передаче многовитковой, многослойной индуктирующей катушке тепла, проникающего через тепловую изоляцию от нагретого пятника. Убедившись в поступлении сжатого воздуха в щелевой воздушный промежуток 12, подают напряжение на индуктирующую катушку. По последней потечет ток, возбуждающий магнитный поток переменного направления, который, замыкаясь через магнитопроводы и пятник, индуктирует в толще металла пятника вихревые токи, нагревающие его. При достижении заданной температуры многовитковую, многослойную индуктирующую катушку обесточивают, перекрывают подачу сжатого воздуха, а нагреватель убирают. Пятник готов к проведению на нем технологических операций.

Заявленный способ защиты от перегрева многовитковых, многослойных индуктирующих катушек может быть применен также в других типах индукционных нагревательных устройств, например для нагрева хвостовиков автосцепок, для плавки цветных металлов и др.

Использование заявленного способа позволяет упростить и удешевить нагревательные устройства на основе применения многовитковых, многослойных индуктирующих катушек, подключаемых к сетевому источнику тока напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц и отказаться от дорогостоящих преобразователей частоты, понижающих трансформаторов и другого необходимого оборудования. На основе указанных предпосылок эксплуатационные расходы при применении таких нагревателей также будут снижены.

Способ защиты от перегрева многовитковых, многослойных индуктирующих катушек, содержащих тепловую изоляцию, щелевой воздушный промежуток между тепловой изоляцией и поверхностью индуктирующей катушки, обращенной к нагреваемому объекту, служащий для принудительного пропуска по нему потока воздуха, являющегося защитным воздушным экраном, отличающийся тем, что защитный воздушный экран образуется продуванием по щелевому воздушному промежутку сжатого воздуха.